京コンピュータを使った船舶推進性能推定について

１. はじめに鎌倉時代、鴨長明が書いた『方丈記』の冒頭には、「ゆく河の流れはではside flat tangency line近辺の大きな曲率（変化）に耐え

３. おわりに切れず乱流に遷移して行き、midshipあたりのbilge circleの上今回行った計算では膨大な情報量が得られた訳ですが、まだまだあたりで上下の乱流遷移線が合体する様子が観察されました。

十分な解析が終わったとは言えない状態です。今後、船体回りの非常に昔の昭和30年代の論文ですが、田古里先生の研究 [1]に乱流場を詳細に分析し、他の乱流の研究など比較して船舶特有の出ているような様子を再現しています。本計算結果の詳細は日本事象をじっくりと観察していきたいと考えています。図-５の速度

船舶海洋工学会論文集 [2]に掲載されています。

勾配第２不変量と呼ばれる渦の強度を示す物理量の等値面を見る

平成24年度、SRCは東京大学と共同で、文部科学省事業の京速

平成24年度計算は図-２の船体表面の渦度を見てわかるようにと船体近傍に小さな渦が無秩序に散らばっているように見えますが、コンピュータ「京」を中核としたHPCI（革新的ハイパフォーマンス・乱流促進デバイス（stud）をつけて計算を行ったので、ほぼ全面決定論的力学系ですので運動は完全にはランダムではなく、カオ

コンピューティング・インフラ）の活用を目的としたHPCI戦略プロ乱流になりました。
また、図-３に示すような自由表面の影響を考慮ス力学的構造があると考えられています。
冒頭の鴨長明が見ていた絶えずして、しかももとの水にあらず。
よどみに浮かぶうたかたは、グラム「分野4次世代ものづくり」の重点課題として神戸にあるした計算ができるようになりました。
これは従来法のRANS法でもものも複雑系の世界で有名な散逸構造、すなわちエネルギーがかつ消えかつ結びて、久しくとどまりたるためしなし。」と記されて

京コンピュータを利用して320億格子の船体回りの計算を行いまし

十分精度のよい結果が得られていますが、ここでのポイントは散逸していく流れの中に自己組織化によって生まれる定常的な構造います。
また、その数世紀後、ルネサンスの万能科学者レオナルド・た。
準備計算を含めて京コンピュータの1/3にあたる3万ノード

自由表面も考慮しながら、しかもきちんと小さな縦渦を時々刻々とだと思われます。本計算の分析を進め、小さな縦渦がプロペラに

ダ・ビンチのスケッチには、橋げた後方の水面上で渦巻く3次元構造( 2 4 万 コ ア ) を 概 ね 1 0 0 時 間 使 用しました 。格 子 生 成 に は解いているところであります。

ぶつかる様 子をつぶさに観 察 すれば 船 舶 流 体 力 学 が 新たなが精密に描かれており、乱れた流れの中に何らかの秩序だった構造

Pointwise/Gridgen、
流体計算にはFrontFlow/blue、可視化にはその他、プロペラ単独試験を模擬した計算を行いました。概ねを見ていたと考えられています。

EnSight/FieldViewを使用しました。
余談ではありますが、人間の脳流体力に関して試験結果とも良好な一致を見せ、船体にプロペラ水槽試験で見えてくるものは、こういった動的な流れの平均をには140億個の神経細胞があり、その発火サイクルは1ミリ秒だそうがついて自航している状態の計算も行いました（図-４）。これらとった謂わば平衡状態としての力であり、特に平水中試験の場合、です。
京コンピュータはその名の通り１秒間に１京回の計算ができるすべての流体力を含んだ6自由度の船体運動計算が行えるように船体回りの流れは静的なイメージで捉えられがちです。
しかしのですが、脳の一秒当たり発火回数の14兆回と単純に比べることはなると完全な曳航水槽シミュレーターの完成です。

ながら、実際には、時々刻々と発生し消滅する小さな縦渦が船体をできませんが膨大な量（700倍）だということが分かります。

覆う乱流境界層を生成し、プロペラへ流入する流場を支配するといった非常に複雑で非定常的性質が強い現象なのです。
取り組んでいる「Large Eddy Simulation（LES）を用いた船舶性能効率設計指標）を現在の平均ベースから最大35%程度まで、15〜推定精度向上に関する研究」の平成23年度成果の一部をご紹介

20年程度を掛けて段階的に低減する規制が順次実施されています。

しました。LESでは乱流境界層内の非定常な小さな縦渦を忠実にこれは個船の輸送効率を水槽試験や海上試運転などで設計者・再現して飛躍的に高い精度（目標１％以内）を実現しますが、膨大な造船所が実証、さらに第三者機関によって認証する仕組みや、省計算量を必要とします。

エネ船や革新的技術を普及させる為のインセンティブとなるような仕組みが盛り込まれており、今後の水槽試験ニーズをますますこのような背景の中で、近年、全世界中で次々と新しい水槽がわれるかもしれませんが、実際はニュートン力学で十分説明できる建 設されております。本計算は現在のところ、京コンピュータスケールの現象です。
これまでの船舶分野ではこの乱流の統計量クラスのスーパーコンピュータでしか計算できず、かなりのコストを扱う『乱流モデル』を本質的なところで使うReynolds-averagedが掛かりますが、将来的に計算機の性能が向上し（毎年ほぼ倍にNavier‒Stokes（RANS）法を使っており、精度的な限界がありました。

なっている）、値段が下がれば水槽試験より短期間、低コスト、高精これを解消するべくより複雑な乱流モデルが導入され、それなりの度で実施でき、設計コストの削減や革新的技術開発などで海運成果を上げてきましたが、依然として、数％から数十％の誤差を含んおよび造船業界へ貢献することが期待できます。

解くことが精度向上への王道だと思われます。
LESでは最も支配的な縦渦を再現することが重要となりますが、この縦渦のサイズは通常SRCで使用している6m模型試験で概ね[1] 田古里哲夫、造船協會論文集（103）、pp.1-10、1958[2] 西川達雄他、日本船舶海洋工学会論文集（16）、pp.1-10、2012

図-1

図-4 自航計算の瞬時場圧力分布

船体表面の渦度分布と限界流線

図-26

船体表面の渦度分布（Re=4.6×10 、320億格子）

本稿では平成23年度、24年度計算成果についてその一部をご紹介します。

2. 計算結果1mmの直径です。
この渦一つを最低限各方向10分割の計算格子で平成23年度の計算では乱流促進デバイスを付けずに自然遷移再現するとすれば、0.1mm弱の計算格子で船体全体を覆う必要があする計算を行いました（図-１参照）。
SRC News No.90執筆時点でります。
そのため、計算領域全体での計算格子数は300億を超えます。

は十分な分析ができていなかったのですが、まず、流れが船首からSRC News No.92 June 2013

参考文献増加させると考えられています。

学を思い浮かべて、それ程ミクロな世界が関係しているのかと思でいます。
結局、支配方程式であるNavier‒Stokes方程式を忠実に（技術開発部 設計システム開発課 西川達雄）

ガスの削減対策の義務化を目的として、国際海事機関（IMO）においてEEDI（Energy Efficiency Design Index；エネルギー的研究が行われていました。統計的（確率的）手法と聞くと量子力ステージに突入するのではとソワソワしています。

ところで、みなさんご承知の通り、現在、船舶からの温室効果

SRC News No.90では現在、日本造船技術センター（SRC）で従来、乱流は複雑でよくわからないため、統計的手法を基に理論8船底に潜り込むときに乱流に遷移し、それとは別系統で喫水付近

図-3 自由表面計算（計画速力）

図-5Q＝30000等値面

SRC News No.92 June 20139京コンピュータを使った
船舶推進性能推定について

１. はじめに鎌倉時代、鴨長明が書いた『方丈記』の冒頭には、「ゆく河の流れは

ではside flat tangency line近辺の大きな曲率（変化）に耐え

３. おわりに切れず乱流に遷移して行き、midshipあたりのbilge circleの上今回行った計算では膨大な情報量が得られた訳ですが、まだまだあたりで上下の乱流遷移線が合体する様子が観察されました。

十分な解析が終わったとは言えない状態です。今後、船体回りの非常に昔の昭和30年代の論文ですが、田古里先生の研究 [1]に乱流場を詳細に分析し、他の乱流の研究など比較して船舶特有の出ているような様子を再現しています。本計算結果の詳細は日本事象をじっくりと観察していきたいと考えています。図-５の速度

船舶海洋工学会論文集 [2]に掲載されています。

勾配第２不変量と呼ばれる渦の強度を示す物理量の等値面を見る

平成24年度、SRCは東京大学と共同で、文部科学省事業の京速

平成24年度計算は図-２の船体表面の渦度を見てわかるようにと船体近傍に小さな渦が無秩序に散らばっているように見えますが、コンピュータ「京」を中核としたHPCI（革新的ハイパフォーマンス・乱流促進デバイス（stud）をつけて計算を行ったので、ほぼ全面決定論的力学系ですので運動は完全にはランダムではなく、カオ

コンピューティング・インフラ）の活用を目的としたHPCI戦略プロ乱流になりました。
また、図-３に示すような自由表面の影響を考慮ス力学的構造があると考えられています。
冒頭の鴨長明が見ていた絶えずして、しかももとの水にあらず。
よどみに浮かぶうたかたは、グラム「分野4次世代ものづくり」の重点課題として神戸にあるした計算ができるようになりました。
これは従来法のRANS法でもものも複雑系の世界で有名な散逸構造、すなわちエネルギーがかつ消えかつ結びて、久しくとどまりたるためしなし。」と記されて京コンピュータを利用して320億格子の船体回りの計算を行いまし

十分精度のよい結果が得られていますが、ここでのポイントは散逸していく流れの中に自己組織化によって生まれる定常的な構造います。
また、その数世紀後、ルネサンスの万能科学者レオナルド・た。
準備計算を含めて京コンピュータの1/3にあたる3万ノード

自由表面も考慮しながら、しかもきちんと小さな縦渦を時々刻々とだと思われます。本計算の分析を進め、小さな縦渦がプロペラにダ・ビンチのスケッチには、橋げた後方の水面上で渦巻く3次元構造( 2 4 万 コ ア ) を 概 ね 1 0 0 時 間 使 用しました 。格 子 生 成 に は解いているところであります。

ぶつかる様 子をつぶさに観 察 すれば 船 舶 流 体 力 学 が 新たなが精密に描かれており、乱れた流れの中に何らかの秩序だった構造

Pointwise/Gridgen、流体計算にはFrontFlow/blue、可視化にはその他、プロペラ単独試験を模擬した計算を行いました。概ねを見ていたと考えられています。

EnSight/FieldViewを使用しました。
余談ではありますが、人間の脳流体力に関して試験結果とも良好な一致を見せ、船体にプロペラ水槽試験で見えてくるものは、こういった動的な流れの平均をには140億個の神経細胞があり、その発火サイクルは1ミリ秒だそうがついて自航している状態の計算も行いました（図-４）。これらとった謂わば平衡状態としての力であり、特に平水中試験の場合、です。
京コンピュータはその名の通り１秒間に１京回の計算ができるすべての流体力を含んだ6自由度の船体運動計算が行えるように船体回りの流れは静的なイメージで捉えられがちです。
しかしのですが、脳の一秒当たり発火回数の14兆回と単純に比べることはなると完全な曳航水槽シミュレーターの完成です。

ながら、実際には、時々刻々と発生し消滅する小さな縦渦が船体をできませんが膨大な量（700倍）だということが分かります。

覆う乱流境界層を生成し、プロペラへ流入する流場を支配するといった非常に複雑で非定常的性質が強い現象なのです。
取り組んでいる「Large Eddy Simulation（LES）を用いた船舶性能

効率設計指標）を現在の平均ベースから最大35%程度まで、15〜推定精度向上に関する研究」の平成23年度成果の一部をご紹介

20年程度を掛けて段階的に低減する規制が順次実施されています。

しました。LESでは乱流境界層内の非定常な小さな縦渦を忠実にこれは個船の輸送効率を水槽試験や海上試運転などで設計者・再現して飛躍的に高い精度（目標１％以内）を実現しますが、膨大な造船所が実証、さらに第三者機関によって認証する仕組みや、省計算量を必要とします。

エネ船や革新的技術を普及させる為のインセンティブとなるような仕組みが盛り込まれており、今後の水槽試験ニーズをますますこのような背景の中で、近年、全世界中で次々と新しい水槽がわれるかもしれませんが、実際はニュートン力学で十分説明できる建 設されております。本計算は現在のところ、京コンピュータスケールの現象です。
これまでの船舶分野ではこの乱流の統計量クラスのスーパーコンピュータでしか計算できず、かなりのコストを扱う『乱流モデル』
を本質的なところで使うReynolds-averagedが掛かりますが、将来的に計算機の性能が向上し（毎年ほぼ倍にNavier‒Stokes（RANS）法を使っており、精度的な限界がありました。

なっている）、値段が下がれば水槽試験より短期間、低コスト、高精これを解消するべくより複雑な乱流モデルが導入され、それなりの度で実施でき、設計コストの削減や革新的技術開発などで海運成果を上げてきましたが、依然として、数％から数十％の誤差を含んおよび造船業界へ貢献することが期待できます。

解くことが精度向上への王道だと思われます。
LESでは最も支配的な縦渦を再現することが重要となりますが、この縦渦のサイズは通常SRCで使用している6m模型試験で概ね[1] 田古里哲夫、造船協會論文集（103）、pp.1-10、1958[2] 西川達雄他、日本船舶海洋工学会論文集（16）、pp.1-10、2012

図-1

図-4 自航計算の瞬時場圧力分布

船体表面の渦度分布と限界流線

図-26

船体表面の渦度分布（Re=4.6×10 、320億格子）

本稿では平成23年度、24年度計算成果についてその一部をご紹介します。

2. 計算結果

1mmの直径です。
この渦一つを最低限各方向10分割の計算格子で平成23年度の計算では乱流促進デバイスを付けずに自然遷移再現するとすれば、0.1mm弱の計算格子で船体全体を覆う必要があする計算を行いました（図-１参照）。
SRC News No.90執筆時点でります。
そのため、計算領域全体での計算格子数は300億を超えます。

は十分な分析ができていなかったのですが、まず、流れが船首からSRC News No.92 June 2013

参考文献増加させると考えられています。

学を思い浮かべて、それ程ミクロな世界が関係しているのかと思でいます。
結局、支配方程式であるNavier‒Stokes方程式を忠実に（技術開発部 設計システム開発課 西川達雄）

ガスの削減対策の義務化を目的として、国際海事機関（IMO）においてEEDI（Energy Efficiency Design Index；エネルギー的研究が行われていました。統計的（確率的）手法と聞くと量子力ステージに突入するのではとソワソワしています。

ところで、みなさんご承知の通り、現在、船舶からの温室効果

SRC News No.90では現在、日本造船技術センター（SRC）で従来、乱流は複雑でよくわからないため、統計的手法を基に理論8船底に潜り込むときに乱流に遷移し、それとは別系統で喫水付近

図-3 自由表面計算（計画速力）

図-5Q＝30000等値面

SRC News No.92 June 20139